JP2017009927A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示装置に関する。 The present invention relates to a display device.
従来、ユーザの頭部に装着され、映像等の画像情報をユーザに表示するヘッドマウントディスプレイがある。その中でも、ユーザの眼前に表示部を備え、テンプルと鼻パッドと耳パッドとを有する眼鏡型ディスプレイでは、表示のための画像表示ユニットや駆動回路や光源が眼前付近に配置され前方が重い構造となっており、鼻への負荷が極めて高い。このため、眼鏡型ディスプレイを長時間装着すると鼻パッド付近が赤く炎症して痛みが発生する場合がある。 Conventionally, there is a head-mounted display that is mounted on the user's head and displays image information such as video to the user. Among them, an eyeglass-type display having a display unit in front of the user's eyes and having a temple, a nose pad, and an ear pad has a structure in which an image display unit, a drive circuit, and a light source for display are arranged in front of the eyes and the front is heavy. The load on the nose is extremely high. For this reason, when the spectacles type display is worn for a long time, the vicinity of the nose pad may be inflamed red and pain may occur.
そこで、例えば、テンプルの構造を工夫して眼鏡型ディスプレイに付属するケーブル重量の低減することで、ユーザへの負担を軽減するヘッドマウンテンディスプレイが開示されている(特許文献1参照)。また、例えば、表示デバイス等を収容する眼鏡型の筐体に、頭部周囲へ固定するフレームを付帯することで、鼻への負荷を軽減する携帯型ディスプレイ装置が開示されている(特許文献2参照)。 In view of this, for example, a head mountain display that reduces the burden on the user by devising the structure of the temple and reducing the weight of the cable attached to the glasses-type display has been disclosed (see Patent Document 1). Further, for example, a portable display device that reduces the load on the nose by attaching a frame that is fixed to the periphery of the head to a glasses-type housing that accommodates a display device or the like is disclosed (Patent Document 2). reference).
しかしながら、上述した特許文献1のヘッドマウンテンディスプレイでは、表示部そのものの重量による鼻への負荷は軽減できていない。また、特許文献2の携帯型ディスプレイ装置では、鼻への負荷を軽減できても、上述のフレームにより頭部への締め付けが強くなってしまったり、そのフレームがあることで眼鏡型ディスプレイの頭部への着脱が困難となってしまうという問題があった。さらに、頭部形状には個人差があるが、従来の構造では、眼鏡型ディスプレイの装着時の効果に個人差が生じていた。 However, in the head mountain display of Patent Document 1 described above, the load on the nose due to the weight of the display unit itself cannot be reduced. Further, in the portable display device of Patent Document 2, even if the load on the nose can be reduced, the above-mentioned frame causes the head to be tightened more strongly, or the presence of the frame causes the head of the glasses-type display. There was a problem that it would be difficult to attach to and detach from. Furthermore, although there are individual differences in the shape of the head, in the conventional structure, there are individual differences in the effect when the spectacles type display is worn.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、着脱の簡便性を維持するとともに、頭部形状の個人差に関係なく、装着時の鼻や耳への負荷を軽減する表示装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and obtains a display device that maintains the ease of attachment and detachment and reduces the load on the nose and ears when worn regardless of individual differences in head shape. For the purpose.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の表示装置は、画像を表示する画像表示部と、ユーザに装着された場合に、前記画像表示部をユーザの眼前に支持する支持部材と、一つの端部が前記支持部材に接続され、所定の間隔に左右一対に設けられたテンプルと、を備え、前記テンプルは、複数の関節部と、前記関節部により接続される複数のアーム部と、前記関節部による屈曲に対して定荷重の負荷を加える複数の定荷重負荷部とを有する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the display device of the present invention includes an image display unit that displays an image, and a support that supports the image display unit in front of the user's eyes when worn by the user. A member, and one end portion connected to the support member, and a pair of left and right temples provided at a predetermined interval. The temple includes a plurality of joint portions and a plurality of joint portions connected by the joint portions. It has an arm part and a plurality of constant load parts which apply a constant load to bending by the joint part.
本発明によれば、着脱の簡便性を維持するとともに、頭部形状の個人差に関係なく、装着時の鼻や耳への負荷を軽減することができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to maintain the simplicity of attachment and detachment and to reduce the load on the nose and ears when worn regardless of individual differences in head shape.
以下に添付図面を参照して、表示装置の実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、表示装置を眼鏡型ディスプレイに適用した例を示す。 Hereinafter, embodiments of a display device will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, an example in which the display device is applied to a glasses-type display is shown.
まず、眼鏡型ディスプレイについて説明する。図1は、眼鏡型ディスプレイの概略を示す側面図である。図1に示すように、眼鏡型ディスプレイ10は、画像投影光学ユニット20と、画像表示部30と、筐体40と、テンプル50と、鼻パッド60と、耳パッド70とを備えている。また、テンプル50、鼻パッド60、および耳パッド70は、左右一対になって設けられている。図2は、画像投影光学ユニットおよび画像表示部の構成を示す図である。 First, the glasses-type display will be described. FIG. 1 is a side view showing an outline of a glasses-type display. As shown in FIG. 1, the glasses-type display 10 includes an image projection optical unit 20, an image display unit 30, a housing 40, a temple 50, a nose pad 60, and an ear pad 70. The temple 50, the nose pad 60, and the ear pad 70 are provided as a pair on the left and right. FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the image projection optical unit and the image display unit.
画像投影光学ユニット20は、画像を画像表示部30へ投影する光学ユニットである。図2に示すように、画像投影光学ユニット20は、画像情報を画像表示部30に投影するための光源22と、画像情報により画像を映す液晶パネル24と、光軸を調整する光学レンズ群26とから構成されている。 The image projection optical unit 20 is an optical unit that projects an image onto the image display unit 30. As shown in FIG. 2, the image projection optical unit 20 includes a light source 22 for projecting image information onto an image display unit 30, a liquid crystal panel 24 that projects an image based on the image information, and an optical lens group 26 that adjusts the optical axis. It consists of and.
画像表示部30は、画像情報に応じた画像を表示するものである。具体的には、図2に示すように、画像表示部30は、ユーザの眼球5の網膜に画像を映すものであり、反射防止膜を形成した三角プリズムを有する光導波路32により構成されている。画像投影光学ユニット20から導出された光は、三角プリズムにより屈折し、光導波路32中を何度か全反射しながら、もう一方の三角プリズムで屈折して眼球5に画像が投影される。図1に示すように、画像表示部30には鼻パッド60が突設されている。 The image display unit 30 displays an image corresponding to the image information. Specifically, as shown in FIG. 2, the image display unit 30 projects an image on the retina of the user's eyeball 5, and includes an optical waveguide 32 having a triangular prism formed with an antireflection film. . The light derived from the image projecting optical unit 20 is refracted by the triangular prism and is refracted by the other triangular prism while being totally reflected several times in the optical waveguide 32, and an image is projected onto the eyeball 5. As shown in FIG. 1, a nose pad 60 projects from the image display unit 30.
なお、図2では、全反射しながらの光路を省略して1本の直線のように記載している。また、本実施形態において示す画像表示部30は、両眼に画像を表示する構成のものを例として示しているが、片眼のみに画像を表示する構成としてもよい。 In FIG. 2, the light path while being totally reflected is omitted and described as one straight line. Further, the image display unit 30 shown in the present embodiment is shown as an example of a configuration that displays an image on both eyes, but may be configured to display an image only on one eye.
筐体40は、眼鏡型ディスプレイがユーザに装着された場合に、画像投影光学ユニット20および画像表示部30をユーザの眼前に支持するものである。 The housing 40 supports the image projection optical unit 20 and the image display unit 30 in front of the user's eyes when the eyeglass-type display is attached to the user.
テンプル50は、一方の端部が筐体40に接続され、ユーザのこめかみを経由して、他方の端部近傍が耳にかけられることで、眼鏡型ディスプレイ10を頭部に装着させる部材である。テンプル50は、ユーザの側頭部に当接するような所定の間隔に左右一対に設けられている。 The temple 50 is a member that attaches the eyeglass-type display 10 to the head when one end is connected to the housing 40 and the vicinity of the other end is put on the ear via the user's temple. The temples 50 are provided in a pair of left and right at a predetermined interval so as to come into contact with the user's temporal region.
テンプル50は、画像投影光学ユニット20と画像表示部30とを、それらを支持する筐体40を介して保持している。また、テンプル50の他の端部には、耳あて部分である耳パッド70が装着されている。 The temple 50 holds the image projection optical unit 20 and the image display unit 30 via a housing 40 that supports them. In addition, an ear pad 70 that is an earpiece portion is attached to the other end of the temple 50.
図3は、図1に示す眼鏡型ディスプレイをユーザの頭部に装着した状態を示す図である。図3に示すように、眼鏡型ディスプレイ10は、鼻パッド60と耳パッド70とにより、鼻部と耳部を支持点(P1、P2)として頭部1に保持(固定)されている。なお、重心Gは眼鏡型ディスプレイ10の重心位置を示している。 FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which the glasses-type display illustrated in FIG. 1 is mounted on the user's head. As shown in FIG. 3, the eyeglass-type display 10 is held (fixed) on the head 1 by a nose pad 60 and an ear pad 70 with the nose part and the ear part as support points (P1, P2). Note that the center of gravity G indicates the position of the center of gravity of the glasses-type display 10.
ここで、光源22からの光量は距離の2乗で減衰する。このため、画像投影光学ユニット20と画像表示部30の距離はできるだけ短いほうがよく、眼鏡型ディスプレイ10では画像投影光学ユニット20が眼鏡型ディスプレイ10前方に配置されている。このため、図3に示すように、眼鏡型ディスプレイ10の重心Gは鼻近傍に近い位置となる。 Here, the amount of light from the light source 22 is attenuated by the square of the distance. For this reason, the distance between the image projection optical unit 20 and the image display unit 30 should be as short as possible. In the glasses-type display 10, the image projection optical unit 20 is arranged in front of the glasses-type display 10. For this reason, as shown in FIG. 3, the center of gravity G of the glasses-type display 10 is located near the nose.
従って、眼鏡型ディスプレイ10の重量のうち、鼻への荷重比率は80%から90%近くになる。例えば、眼鏡型ディスプレイ10の重量が片眼タイプで40g、両眼タイプで100gであると、鼻への荷重は、片眼タイプで30gから40gの間、両眼タイプで80gから90gの間となる。このため、長時間、眼鏡型ディスプレイを着用すると鼻に損傷を及ぼす恐れがある。 Therefore, of the weight of the glasses-type display 10, the load ratio to the nose is 80% to nearly 90%. For example, when the weight of the glasses-type display 10 is 40 g for a single-eye type and 100 g for a binocular type, the load on the nose is between 30 g and 40 g for a single-eye type and between 80 g and 90 g for a binocular type. Become. For this reason, wearing a glasses-type display for a long time may damage the nose.
図4は、人間の頭部のMRI画像の一例を示す図である。図5は、人間の頭部の説明図である。図4に示す頭部1の画像を参照すると、図5に示すように、人間の頭部1の形状は、円形と台形の組み合わせで代用することができる。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an MRI image of a human head. FIG. 5 is an explanatory diagram of a human head. Referring to the image of the head 1 shown in FIG. 4, as shown in FIG. 5, the shape of the human head 1 can be substituted by a combination of a circle and a trapezoid.
図5に示すように、日本人の成人男性の平均的な頭部寸法は、円形の直径を決める頭幅W1は160mm、円形と台形の合計の長さを決める頭長D1は189mm、こめかみの幅に近い耳珠間幅W2は148mm、耳の付け根からこめかみまでの距離D2は36mm、こめかみから額までの距離D3は74mm程度である。 As shown in FIG. 5, the average head size of Japanese adult males is 160mm for the head width W1 that determines the diameter of the circle, 189mm for the head length D1 that determines the total length of the circle and trapezoid, The width W2 between the tragus closest to the width is 148 mm, the distance D2 from the base of the ear to the temple is 36 mm, and the distance D3 from the temple to the forehead is about 74 mm.
図6は、図5に示した日本人の成人男性の平均的な頭部寸法に対して眼鏡型ディスプレイを頭部に装着した模式図である。図6(a)は、眼鏡型ディスプレイを装着する前のテンプルの形状を示している。図6(b)は、眼鏡型ディスプレイを頭部に装着した際のテンプルの変形を示している。 FIG. 6 is a schematic diagram in which an eyeglass-type display is mounted on the head with respect to the average head size of the Japanese adult male shown in FIG. FIG. 6A shows the shape of the temple before the spectacles type display is mounted. FIG. 6B shows the deformation of the temple when the glasses-type display is mounted on the head.
図6で示すテンプル50は、一般に弾性樹脂や薄い金属板で形成され、筐体40に接続されており、ユーザの耳付近の側頭部に当接する。このため、図6で示すような眼鏡型ディスプレイは鼻と耳付近のみで支持され、鼻と耳に負荷がかかることになる。 The temple 50 shown in FIG. 6 is generally formed of an elastic resin or a thin metal plate, is connected to the housing 40, and abuts on the temporal region near the user's ear. For this reason, the eyeglass-type display as shown in FIG. 6 is supported only in the vicinity of the nose and ears, and a load is applied to the nose and ears.
このような鼻近傍への極端な荷重偏重を解決すべく、本実施形態の眼鏡型ディスプレイに取り付けられたテンプルは、屈曲可能な多関節構造でY字形状をしており、左右一対に設けられている。図7は、本実施形態のテンプル(右側)の一例を示す図である。本実施形態の眼鏡型ディスプレイを頭部に装着した場合、図7に示すテンプルは頭部の右側面に位置することになる。なお、本実施形態のテンプルが取り付けられた眼鏡型ディスプレイは、図1に示す眼鏡型ディスプレイと同様に、画像投影光学ユニット20と、画像表示部30と、それらを支持する筐体40と、を備えている。また、左側のテンプル形状は、図7に示すテンプル形状を線対称にした形状である。 In order to solve such extreme load imbalance near the nose, the temple attached to the glasses-type display of this embodiment has a Y-shape with a bendable articulated structure and is provided in a pair of left and right. ing. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the temple (right side) of the present embodiment. When the eyeglass-type display of this embodiment is mounted on the head, the temple shown in FIG. 7 is located on the right side of the head. Note that the glasses-type display to which the temples of the present embodiment are attached includes an image projection optical unit 20, an image display unit 30, and a housing 40 that supports them, similarly to the glasses-type display shown in FIG. I have. Further, the temple shape on the left side is a shape in which the temple shape shown in FIG.
本実施形態のテンプル100は、Y字形状の端部のうち、一つの端部が画像投影光学ユニット20および画像表示部30を支持する筐体40に接続され、ユーザの側頭部に当接するような所定の間隔に左右一対に設けられている。そして、テンプル100は、ユーザのこめかみ付近から後頭部近傍まで当接することで鼻への負荷を低減する。以下に図7を参照して、本実施形態のテンプル100の具体的な構造について説明する。 In the temple 100 of the present embodiment, one of the Y-shaped ends is connected to the housing 40 that supports the image projection optical unit 20 and the image display unit 30 and abuts on the user's temporal region. A pair of left and right is provided at such a predetermined interval. The temple 100 abuts from the vicinity of the user's temple to the vicinity of the back of the head to reduce the load on the nose. Hereinafter, a specific structure of the temple 100 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
図7(a)は、実施形態のテンプルの形状を示している。テンプル100は、複数の関節部を有する多関節構造であって、本実施形態では、図7(a)に示すように、回転可能な4つの関節部a1、a2、a3、a4(a1〜a4)が設けられている。 Fig.7 (a) has shown the shape of the temple of embodiment. The temple 100 is a multi-joint structure having a plurality of joint portions, and in this embodiment, as shown in FIG. 7A, the four joint portions a1, a2, a3, a4 (a1 to a4) that can rotate. ) Is provided.
図7(b)は、図7(a)に示すテンプルを関節部で分解した図である。テンプル100は、関節部で接続される複数のアーム部を有し、本実施形態では、図7(a)(b)に示すように、関節部a1〜a4で接続されるアーム部102、104、106、108が設けられている。また、図7(a)に示すように、本実施形態のテンプル100は、Y字形状に関節部によって組み付けられている。そして、関節部a1が筐体40に接続されている。 FIG. 7B is an exploded view of the temple shown in FIG. The temple 100 has a plurality of arm portions connected by joint portions. In the present embodiment, as shown in FIGS. 7A and 7B, the arm portions 102 and 104 connected by joint portions a1 to a4. , 106 and 108 are provided. Moreover, as shown to Fig.7 (a), the temple 100 of this embodiment is assembled | attached to the Y shape by the joint part. The joint portion a1 is connected to the housing 40.
図8は、本実施形態のテンプルを取り付けた眼鏡型ディスプレイを頭部に装着した場合の模式図である。なお、図8では、図6の左側と表示部とを省略しており、右側の筐体40とテンプル100とを示している。図8(a)は、眼鏡型ディスプレイを装着する前のテンプルの形状を示している。図8(b)は、眼鏡型ディスプレイを頭部1に装着した際のテンプルの変形を示している。 FIG. 8 is a schematic diagram when the eyeglass-type display with the temple of this embodiment attached is mounted on the head. In FIG. 8, the left side and the display unit in FIG. 6 are omitted, and the right case 40 and the temple 100 are shown. FIG. 8A shows the shape of the temple before the spectacles type display is mounted. FIG. 8B shows the deformation of the temple when the spectacles type display is mounted on the head 1.
図8(a)の形状のテンプル100を取り付けた眼鏡型ディスプレイを頭部1に装着すると、関節部a1〜a4でアーム部102、104、106、108が回転して、こめかみから後頭部まで、頭部形状にそって変形して、当接点c1、c2、c3、c4は均一に頭部に当接することになる。 When a spectacle-type display attached with the temple 100 having the shape shown in FIG. 8A is attached to the head 1, the arms 102, 104, 106, and 108 are rotated by the joints a1 to a4, and the head from the temple to the back of the head is rotated. By deforming along the shape of the part, the contact points c1, c2, c3, and c4 come into contact with the head uniformly.
次に、平均的な日本人の成人男性の頭部形状より小さな形状の頭部と、大きな形状の頭部とに、本実施形態のテンプル100を取り付けた眼鏡型ディスプレイを装着した場合について説明する。 Next, a description will be given of a case where a spectacle-type display in which the temple 100 of the present embodiment is attached to a head having a shape smaller than that of an average Japanese adult male and a head having a large shape. .
図9は、図8に示す頭部形状に対して10%小さい形状の頭部に眼鏡型ディスプレイを装着した場合の模式図である。図9は、例えば、女性や子供の頭部を想定している。図9(a)は、眼鏡型ディスプレイを装着する前のテンプルの形状を示している。図9(b)は、眼鏡型ディスプレイを頭部2に装着した際のテンプルの変形を示している。 FIG. 9 is a schematic diagram when a glasses-type display is mounted on the head having a shape that is 10% smaller than the head shape shown in FIG. FIG. 9 assumes a head of a woman or a child, for example. FIG. 9A shows the shape of the temple before the spectacles type display is mounted. FIG. 9B shows deformation of the temple when the spectacles type display is mounted on the head 2.
図9(a)の形状のテンプル100を取り付けた眼鏡型ディスプレイを頭部2に装着しても、図8と同様に、関節部a1〜a4でアーム部102、104、106、108が回転して、こめかみから後頭部まで、頭部形状にそって変形して、均一に頭部に当接する。 Even when the spectacles-type display attached with the temple 100 having the shape of FIG. 9A is attached to the head 2, the arm portions 102, 104, 106, and 108 rotate at the joint portions a1 to a4 as in FIG. From the temple to the back of the head, the head deforms along the shape of the head and uniformly contacts the head.
図10は、図8に示す頭部形状に対して10%大きい形状の頭部に眼鏡型ディスプレイを装着した場合の模式図である。図10は、例えば、肥満気味で大きな男性の頭部を想定している。図10(a)は、眼鏡型ディスプレイを装着する前のテンプルの形状を示している。図10(b)は、眼鏡型ディスプレイを頭部3に装着した際のテンプルの変形を示している。 FIG. 10 is a schematic diagram when a glasses-type display is mounted on a head having a shape that is 10% larger than the head shape shown in FIG. FIG. 10 assumes, for example, an obese and large male head. FIG. 10A shows the shape of the temple before the spectacles type display is mounted. FIG. 10B shows the deformation of the temple when the spectacles type display is mounted on the head 3.
図10(a)の形状のテンプル100を取り付けた眼鏡型ディスプレイを頭部3に装着しても、図8と同様に、関節部a1〜a4でアーム部102、104、106、108が回転して、こめかみから後頭部まで、頭部形状にそって変形して、均一に頭部に当接する。 Even if the spectacles-type display attached with the temple 100 having the shape shown in FIG. 10A is attached to the head 3, the arm portions 102, 104, 106, and 108 rotate at the joint portions a1 to a4 as in FIG. From the temple to the back of the head, the head deforms along the shape of the head and uniformly contacts the head.
このように、眼鏡型ディスプレイを頭部1に装着したとき、変形したテンプル100がこめかみから後頭部まで均一に頭部に当接されるためには、テンプル100が頭部1からずれないように当接する部分で、頭部1に所定の圧力をかける必要がある。 In this way, when the glasses-type display is mounted on the head 1, in order for the deformed temple 100 to be in contact with the head uniformly from the temple to the back of the head, the temple 100 should not be displaced from the head 1. It is necessary to apply a predetermined pressure to the head 1 at the contact portion.
当接したテンプル100の各アーム部(アーム部102、104、106、108)が頭部1に所定の圧力をかけるためには、各関節部(関節部a1〜a4)において、アーム部に力を発生させる機構が必要となる。このための弾性部材としてねじりバネや板バネ等を設けることが考えられる。 In order for each arm part (arm part 102, 104, 106, 108) of the temple 100 that is in contact to apply a predetermined pressure to the head 1, a force is applied to the arm part in each joint part (joint part a1 to a4). A mechanism for generating the above is required. It is conceivable to provide a torsion spring or a leaf spring as an elastic member for this purpose.
ここで、本実施形態の眼鏡型ディスプレイを頭部に装着した場合における、テンプル100の関節部a1〜a4での装着前後の角度変化について説明する。図11は、テンプル100の関節部a1〜a4での装着前後での角度変化を示す図である。 Here, the angle change before and after mounting | wearing by the joint parts a1-a4 of the temple 100 at the time of mounting | wearing the head with the spectacles type display of this embodiment is demonstrated. FIG. 11 is a view showing a change in angle between before and after mounting at the joint portions a1 to a4 of the temple 100. FIG.
ここで、図11では、平均的な日本人の成人男性の頭部形状(図8参照)を「標準形状」、平均的な日本人の成人男性の頭部形状に対して10%小さい頭部形状(図9参照)を「10%小さな形状」、平均的な日本人の成人男性の頭部形状に対して10%大きい形状(図10参照)を「10%大きな形状」と称している。以降の図12、図21、図24においても同様である。 Here, in FIG. 11, the head shape (see FIG. 8) of the average Japanese adult male is “standard shape”, and the head is 10% smaller than the head shape of the average Japanese adult male. The shape (see FIG. 9) is referred to as “10% smaller shape”, and the shape that is 10% larger than the average Japanese adult male head shape (see FIG. 10) is referred to as “10% larger shape”. The same applies to the following FIG. 12, FIG. 21, and FIG.
図11では、横軸に関節部a1〜a4、縦軸に角度をとり、本実施形態のテンプル100の関節部a1〜a4の各関節における、眼鏡型ディスプレイの装着前と装着後の角度変化を、それぞれの頭部形状ごとに示している。図11に示すように、関節部a1〜a4の角度変化は、関節部a2が一番大きく、頭部形状によって角度変化量が大きいことがわかる。 In FIG. 11, the horizontal axis represents the joints a1 to a4 and the vertical axis represents the angle, and the angle change before and after the spectacles-type display is mounted at each joint of the joints a1 to a4 of the temple 100 of the present embodiment. , For each head shape. As shown in FIG. 11, it can be seen that the angle change of the joint portions a1 to a4 is the largest at the joint portion a2, and the angle change amount is large depending on the head shape.
ここで、アーム部102、104、106、108への圧力を発生させるために、関節部a1〜a4に平面板バネを用いた場合について説明する。図12は、平面板バネを取り付けたテンプルにおける各当接点c1〜c4の荷重結果をそれぞれの頭部形状ごとに示す図である。 Here, a case where a flat leaf spring is used for the joint portions a1 to a4 in order to generate pressure on the arm portions 102, 104, 106, and 108 will be described. FIG. 12 is a diagram illustrating the load results of the contact points c1 to c4 in the temple to which the flat plate spring is attached for each head shape.
図12では、標準形状(平均的な日本人の成人男性の頭部形状)に対して、図11に示す角度変化で、当接点c1〜c4における所望の荷重0.2Nが発生するように平面板バネのバネ定数を変更したときの10%小さな形状と、標準形状と、10%大きな形状と、の当接点c1〜c4での荷重結果である。 In FIG. 12, it is flat so that a desired load of 0.2 N is generated at the contact points c1 to c4 with the angle change shown in FIG. 11 with respect to the standard shape (the average head shape of an adult Japanese male man). It is a load result in contact point c1-c4 of 10% small shape when a spring constant of a face plate spring is changed, a standard shape, and a 10% large shape.
図12に示すように、標準形状の場合は、当接点c1〜c4に所望の0.2Nがかかるが、10%小さな形状の場合、当接点c1、c2、c4で荷重が足りなく、こめかみや後頭部でテンプル100をうまく支持できない。また、10%大きな形状の場合、当接点c1、c3で0.2Nよりも大きな荷重がかかり、こめかみや後頭部に痛みがでる恐れがある。 As shown in FIG. 12, in the case of the standard shape, a desired 0.2N is applied to the contact points c1 to c4, but in the case of a shape that is 10% smaller, there is not enough load at the contact points c1, c2, and c4, The temple 100 cannot be supported well by the back of the head. In the case of a shape that is 10% larger, a load greater than 0.2N is applied at the contact points c1 and c3, and there is a risk of pain in the temples and the back of the head.
ここで、各当接点での頭部にかかる荷重値0.2Nは、長時間荷重がかかっても痛みや不快感がなく、かつ頭部を支持するのに十分な荷重である。さらに、概ね0.15N〜0.3Nの範囲であれば、長時間荷重がかかっても痛みや不快感がなく、かつ頭部を支持するのに十分な荷重となる。 Here, the load value 0.2N applied to the head at each contact point is a load sufficient to support the head without causing pain or discomfort even when a load is applied for a long time. Furthermore, if it is in the range of approximately 0.15N to 0.3N, there will be no pain or discomfort even when a load is applied for a long time, and the load will be sufficient to support the head.
このように、ねじりバネや平面板バネを用いてアーム部に力が発生させるようにすると、頭部形状にそってテンプルは変形するが、頭部形状が異なると、各当接点での荷重が均一にかからなくなり、テンプルの支持が不完全な場合や、こめかみに痛みが出る恐れがある。 In this way, if a force is generated in the arm portion using a torsion spring or a flat plate spring, the temple deforms along the head shape, but if the head shape is different, the load at each contact point is different. There is a risk that the temples will not be evenly worn and the temples may be incompletely supported or the temples may be painful.
従って、本実施形態では、関節部a1〜a4の角度が変更されても、常に一定の荷重(定荷重)がアーム部102、104、106、108にかかる定荷重負荷機構(定荷重負荷部)を設けることで、眼鏡型ディスプレイを装着する頭部の形状が変わっても、当接点での負荷を常に一定にできる。 Therefore, in this embodiment, even if the angles of the joint portions a1 to a4 are changed, a constant load load mechanism (constant load load portion) in which a constant load (constant load) is always applied to the arm portions 102, 104, 106, and 108. Thus, even when the shape of the head on which the spectacle-type display is mounted changes, the load at the contact point can always be kept constant.
本実施形態における定荷重負荷とは、曲げ角度や変位量が変化しても加わる荷重が常に一定である荷重負荷のことを示している。例えば、ねじりバネの場合、バネのねじり角度を変えてもバネが発生する力が一定であることや、板バネの場合、板バネのたわみ量を変えてもバネに発生する力が一定であることを意味する。 The constant load load in the present embodiment indicates a load load in which the applied load is always constant even when the bending angle or the displacement amount changes. For example, in the case of a torsion spring, the force generated by the spring is constant even if the torsion angle of the spring is changed. In the case of a leaf spring, the force generated in the spring is constant even if the deflection amount of the leaf spring is changed. Means that.
図13は、本実施形態のテンプルの具体的構成を示す図である。本実施形態のテンプル100は、上述したように、屈曲可能な多関節構造でY字形状となっている。図13(a)は、テンプル100の骨組み形状を示す図である。図13(b)は、テンプル100の具体的は断面構造を示す図である。図13(c)は、図13(b)における範囲Vの鳥瞰図である。 FIG. 13 is a diagram showing a specific configuration of the temple of the present embodiment. As described above, the temple 100 of the present embodiment has a Y-shape with a bendable articulated structure. FIG. 13A is a diagram showing a framework shape of the temple 100. FIG. 13B is a diagram specifically showing a cross-sectional structure of the temple 100. FIG.13 (c) is a bird's-eye view of the range V in FIG.13 (b).
図13に示すテンプル100では、関節部a1〜a4に定荷重がかかる構成となっている。具体的には、まず、図13(b)(c)に示すように、アーム部102、104、106、108は箱型の形状となっている。また、関節部a1〜a4は、回転可能な回転軸を有し、回転軸のまわりに、曲げ角度が変化しても定荷重(一定な荷重)がかかる板バネS1〜S4が巻かれている。そして、板バネS1〜S4をアーム部102、104、106、108に対して所定の角度に維持する角度固定部材112、114、116、118が設けられている。 In the temple 100 shown in FIG. 13, a constant load is applied to the joint portions a1 to a4. Specifically, first, as shown in FIGS. 13B and 13C, the arm portions 102, 104, 106, and 108 are box-shaped. Further, the joint portions a1 to a4 have a rotatable rotation shaft, and leaf springs S1 to S4 that are applied with a constant load (a constant load) are wound around the rotation shaft even if the bending angle changes. . Angle fixing members 112, 114, 116, and 118 that maintain the leaf springs S <b> 1 to S <b> 4 at a predetermined angle with respect to the arm portions 102, 104, 106, and 108 are provided.
また、図13(c)に示すように、一つのアーム部と関節部は、箱型のアーム部に回転軸を有する関節部から構成されている。すなわち、例えば、箱型のアーム部104と関節部a2は、箱型のアーム部104の端部近傍に回転軸をもった関節部a2が設けられた構成となっている。 Moreover, as shown in FIG.13 (c), one arm part and a joint part are comprised from the joint part which has a rotating shaft in a box-shaped arm part. That is, for example, the box-shaped arm portion 104 and the joint portion a2 have a configuration in which a joint portion a2 having a rotation axis is provided in the vicinity of the end portion of the box-shaped arm portion 104.
ここで、板バネS1〜S4について説明する。なお、板バネS1〜S4のうち任意の板バネを示す場合は、単に板バネSと称して説明する。図14は、本実施形態の板バネの構造を示す図である。図14に示すように、本実施形態の板バネSは、断面cs0が湾曲した構造をしており、湾曲部が直線になる角度以上に曲げた範囲では、曲げに対して荷重がほぼ一定となる。これにより、曲げ角度が変わっても定荷重がかけられることになる。 Here, the leaf springs S1 to S4 will be described. In addition, when showing arbitrary leaf | plate springs among leaf | plate springs S1-S4, it only calls the leaf | plate spring S and demonstrates. FIG. 14 is a view showing the structure of the leaf spring of this embodiment. As shown in FIG. 14, the leaf spring S of the present embodiment has a structure in which the cross section cs0 is curved, and the load is almost constant with respect to the bending in a range where the curved portion is bent beyond an angle that makes a straight line. Become. Thereby, even if a bending angle changes, a constant load will be applied.
図15は、本実施形態の板バネを凸面方向に曲げたときの断面形状を示す図である。図15(a)では、板バネSを凸面方向におおよそ10度以上に曲げた場合を示している。また、図15(b)では、板バネSを凸面方向に90度以上曲げた場合を示している。 FIG. 15 is a diagram showing a cross-sectional shape when the leaf spring of this embodiment is bent in the convex direction. FIG. 15A shows a case where the leaf spring S is bent approximately 10 degrees or more in the convex surface direction. FIG. 15B shows a case where the leaf spring S is bent 90 degrees or more in the convex direction.
図15(a)に示すように、板バネSを凸面方向におおよそ10度以上に曲げると、曲がった位置では湾曲した断面が直線となる。さらに、図15(b)に示すように、板バネSを凸面方向に90度以上に曲げても、曲がった位置では湾曲した断面が直線のままとなる。すなわち、図15(a)の曲げ角度が小さい場合と、図15(b)の曲げ角度が大きい場合とで、曲がった部分の曲率半径は一致する。つまり、曲がった部分の曲率半径は常に一定となる。 As shown in FIG. 15A, when the leaf spring S is bent approximately 10 degrees or more in the convex direction, the curved cross section becomes a straight line at the bent position. Further, as shown in FIG. 15B, even if the leaf spring S is bent 90 degrees or more in the convex direction, the curved cross section remains a straight line at the bent position. That is, the curvature radius of the bent portion is the same when the bending angle in FIG. 15A is small and when the bending angle in FIG. 15B is large. That is, the radius of curvature of the bent portion is always constant.
図16は、本実施形態の板バネを凹面方向に曲げたときの断面形状を示す図である。図16(a)では、板バネSを凹面方向におおよそ10度以上に曲げた場合を示している。また、図16(b)では、板バネSを凹面方向に90度以上曲げた場合を示している。 FIG. 16 is a diagram showing a cross-sectional shape when the leaf spring of this embodiment is bent in the concave direction. FIG. 16A shows a case where the leaf spring S is bent approximately 10 degrees or more in the concave direction. FIG. 16B shows a case where the leaf spring S is bent 90 degrees or more in the concave direction.
図16においても、図15と同様となる。具体的には、図16(a)に示すように、板バネSを凹面方向におおよそ10度以上に曲げると、曲がった位置では湾曲した断面が直線となる。さらに、図16(b)に示すように、板バネSを凹面方向に90度以上に曲げても、曲がった位置では湾曲した断面が直線のままとなる。すなわち、図16(a)の曲げ角度が小さい場合と、図16(b)の曲げ角度が大きい場合とで、曲がった部分の曲率半径は一致する。つまり、曲がった部分の曲率半径は常に一定となる。 FIG. 16 is similar to FIG. Specifically, as shown in FIG. 16A, when the leaf spring S is bent to approximately 10 degrees or more in the concave direction, the curved cross section becomes a straight line at the bent position. Furthermore, as shown in FIG. 16B, even if the leaf spring S is bent 90 degrees or more in the concave direction, the curved cross section remains a straight line at the bent position. That is, the curvature radius of the bent portion is the same when the bending angle in FIG. 16A is small and when the bending angle in FIG. 16B is large. That is, the radius of curvature of the bent portion is always constant.
この断面が湾曲形状の板バネSを曲げたときの戻ろうとする復元力Fがバネとして機能する(図15、16参照)。そして、復元力とは、板バネSそのものを曲げたときの復元力よりも、曲がったときに断面が直線になった部分が湾曲に戻ろうとするときの復元力Fが大きく支配的である。 A restoring force F that tries to return when the plate spring S having a curved cross section is bent functions as a spring (see FIGS. 15 and 16). And the restoring force F is more dominant than the restoring force when the leaf spring S itself is bent, and the restoring force F when the portion where the cross section becomes straight when bent is to return to the curve.
従って、断面が直線の板バネ(平面板バネ)では、曲げたとき生じる力は、板バネを曲げた方向の復元力であるが、断面が湾曲した板バネSでは、曲げることで断面が直線の部分が湾曲面に戻ろうとする復元力Fにより曲げたときの力が生じる。 Accordingly, in a leaf spring having a straight section (planar leaf spring), the force generated when the leaf spring is bent is a restoring force in the direction in which the leaf spring is bent. A force is generated when the portion is bent by a restoring force F that attempts to return to the curved surface.
そして、断面が湾曲した板バネの特徴とは、曲げ角度を変えても荷重が一定であることに繋がる。図17は、本実施形態の板バネの曲げ角度が浅い場合と深い場合の荷重を示す図である。図17では、(a)から(c)に向けて板バネSの曲げ角度が深くなっている様子を示している。なお、関節部a1〜a2のうち任意の関節部を示す場合は、単に関節部aと称して説明する。 The feature of the leaf spring having a curved cross section leads to a constant load even when the bending angle is changed. FIG. 17 is a diagram showing loads when the bending angle of the leaf spring of this embodiment is shallow and deep. FIG. 17 shows a state in which the bending angle of the leaf spring S becomes deeper from (a) to (c). In addition, when showing arbitrary joint parts among joint parts a1-a2, it is only called the joint part a and demonstrates.
図17(a)に示すように、板バネSの一方の端部を固定部材Eで固定し、他方の端部を自由端とした状態で、板バネSを関節部aの回転軸に巻きつけて回転させると、曲がった部分の断面cs1は直線で、曲がる直前の断面cs2は湾曲となる。そして、曲がり始めと固定端(固定部材E)までの長さをLとする。直線の断面cs1が湾曲断面に復元しようとする力を復元力Fとすると、固定端(固定部材E)にかかる回転モーメントは、F・Lとなる。 As shown in FIG. 17 (a), the plate spring S is wound around the rotation shaft of the joint portion a with one end of the plate spring S fixed by the fixing member E and the other end set as a free end. When turned and rotated, the cross section cs1 of the bent portion is a straight line, and the cross section cs2 immediately before the bend is curved. And let L be the length from the beginning of bending to the fixed end (fixed member E). Assuming that the force that restores the straight cross section cs1 to the curved cross section is the restoring force F, the rotational moment applied to the fixed end (fixing member E) is F · L.
また、図17(b)に示すように、図17(a)よりもさらに板バネSを曲げた場合、曲がった部分の断面cs3は直線で、曲がる直前の断面cs4は湾曲となっている。板バネSを曲げる角度が変わっても、復元力Fはあくまで直線の断面cs3が湾曲断面に戻ろうとする力であり、曲がり角度には依存せず同じ値である。従って、復元力Fが発生する部分と固定端(固定部材E)との長さLも変化しないため、この場合の回転モーメントはF・Lとなり、図17(a)と同様になる。 As shown in FIG. 17B, when the leaf spring S is further bent than in FIG. 17A, the section cs3 of the bent portion is a straight line, and the section cs4 just before the bending is curved. Even if the angle at which the leaf spring S is bent is changed, the restoring force F is a force to return the straight cross section cs3 to the curved cross section, and has the same value regardless of the bend angle. Accordingly, since the length L between the portion where the restoring force F is generated and the fixed end (fixing member E) does not change, the rotational moment in this case is F · L, which is the same as in FIG.
さらに、図17(c)に示すように、図17(b)よりもさらに板バネSを曲げた場合、曲がった部分の断面cs5は直線で、曲がる直前の断面cs6は湾曲となっている。上述のように、板バネSを曲げる角度がさらに深い角度に変わっても、復元力Fは直線の断面cs5が湾曲断面に戻ろうとする力であり、曲がり角度には依存せず同じ値である。従って、復元力Fが発生する部分と固定端(固定部材E)との長さLも変化しないため、この場合の回転モーメントはF・Lとなり、図17(a)と同様になる。 Further, as shown in FIG. 17C, when the leaf spring S is bent further than in FIG. 17B, the cross section cs5 of the bent portion is a straight line, and the cross section cs6 just before the curve is curved. As described above, even if the angle at which the leaf spring S is bent is changed to a deeper angle, the restoring force F is a force for the straight cross section cs5 to return to the curved cross section, and is the same value regardless of the bend angle. . Accordingly, since the length L between the portion where the restoring force F is generated and the fixed end (fixing member E) does not change, the rotational moment in this case is F · L, which is the same as in FIG.
このように断面が湾曲した板バネSを用いることで、板バネSの曲げ角度が変わっても板バネSにかかる力は常に同じ値を示すことになる。すなわち、板バネSは、関節部aによる屈曲に対して定荷重の負荷を加えることなる。なお、板バネSが定荷重負荷部に相当する。 By using the leaf spring S having a curved cross section, the force applied to the leaf spring S always shows the same value even if the bending angle of the leaf spring S changes. That is, the leaf spring S applies a constant load to the bending by the joint part a. The leaf spring S corresponds to the constant load load portion.
次に、本実施形態のテンプル100に板バネSを取り付けた場合の詳細について説明する。図18は、図13(b)に示すテンプルの範囲Vの部分を拡大した断面構造を示す図である。図18では、本実施形態のテンプル100のY字部分が拡大されている。 Next, the detail at the time of attaching the leaf | plate spring S to the temple 100 of this embodiment is demonstrated. FIG. 18 is a view showing a cross-sectional structure in which a portion of the range V of the temple shown in FIG. In FIG. 18, the Y-shaped part of the temple 100 of the present embodiment is enlarged.
図18では、アーム部104と関節部a2とからなる一つのパーツが回転可能な関節部a2で別のアーム部102と接続されている。そして、その関節部a2の回転軸のまわりに湾曲形状の板バネS2が巻きつけられている。板バネS2は、一方の端部がアーム部104の片端部近傍に固定部材E2により固定され、他方の端部が自由端になっている。さらに、アーム部104が所定の角度以上に開かないように突起状のストッパ1021が設けられている。 In FIG. 18, one part composed of an arm part 104 and a joint part a2 is connected to another arm part 102 by a rotatable joint part a2. A curved leaf spring S2 is wound around the rotation axis of the joint a2. One end of the leaf spring S2 is fixed by a fixing member E2 in the vicinity of one end of the arm portion 104, and the other end is a free end. Further, a protruding stopper 1021 is provided so that the arm portion 104 does not open beyond a predetermined angle.
図18で、アーム部104が頭部の形状に沿ってR方向に曲がると、内部の板バネS2も曲がるが、板バネSの曲率半径が一定で、関節部a2の回転軸と固定部材E2との距離が一定であるため、図17と同様の作用により、アーム部104にかかる荷重は常に一定となる。このため、個人差により頭部の形状が異なってもアーム部104が頭部に加える荷重は一定となり、テンプル100の支持性と負荷の低減が実現できる。 In FIG. 18, when the arm portion 104 bends in the R direction along the shape of the head, the internal leaf spring S2 also bends, but the radius of curvature of the leaf spring S is constant, the rotation shaft of the joint portion a2, and the fixing member E2. Therefore, the load applied to the arm portion 104 is always constant by the same action as in FIG. For this reason, even if the shape of the head differs depending on individual differences, the load applied by the arm 104 to the head is constant, and the support of the temple 100 and the reduction of the load can be realized.
図13(b)で示している板バネS1〜S4を曲げたときの曲げ荷重は、同じである必要はない。すなわち、各関節部(関節部a1〜a4)のアーム部(アーム部102、104、106、108)の長さに応じて、図8(b)に示す当接点c1〜c4の各当接点での各アーム部の回転モーメントが同じにならないように、曲げ荷重を変えることが望ましい。 The bending load when the leaf springs S1 to S4 shown in FIG. 13B are bent does not have to be the same. That is, according to the length of the arm part (arm part 102, 104, 106, 108) of each joint part (joint part a1-a4), it is in each contact point of contact point c1-c4 shown in FIG.8 (b). It is desirable to change the bending load so that the rotational moments of the respective arm portions do not become the same.
板バネSの曲げ荷重を変更する方法としては、ヤング率の同じ板材の場合、関節部ごとに、板バネSの湾曲断面の曲率半径を変更する方法がある。板バネSは、曲率半径が小さいほど復元力が強くなり、曲げ荷重を大きくすることができる。 As a method of changing the bending load of the leaf spring S, there is a method of changing the radius of curvature of the curved cross section of the leaf spring S for each joint portion in the case of plate materials having the same Young's modulus. As the radius of curvature of the leaf spring S is smaller, the restoring force becomes stronger and the bending load can be increased.
また、板バネSの曲げ荷重を変更する別の方法としては、湾曲断面の曲率半径は同じでも、ヤング率の異なる材質の部材を用いることで曲げ荷重を変更する方法がある。板バネSは、ヤング率が大きいほど曲げ荷重は強くなる。板バネSを形成する部材としては、炭素工具鋼鋼材、具体的にはSK70、SK75、SK80、SK85、SK90、SK105などが適する。また、ステンレス鋼でもよい。 As another method of changing the bending load of the leaf spring S, there is a method of changing the bending load by using members made of materials having different Young's moduli even though the curvature radius of the curved cross section is the same. The leaf spring S has a higher bending load as the Young's modulus is larger. As the member forming the leaf spring S, carbon tool steel, specifically, SK70, SK75, SK80, SK85, SK90, SK105 and the like are suitable. Stainless steel may also be used.
断面が湾曲形状の板バネSの厚さは、0.1mm〜0.3mmが適している。また、板バネSの長さは、各アーム部の長さに依存するが、概ね30mm〜60mmの範囲が適している。また、板バネSの幅は、テンプルの幅に依存するが、概ね、2mm〜6mmの範囲が適している。また、板バネSの湾曲断面の曲率半径としては、10mm〜150mmの範囲が適している。板バネSの縦弾性係数としては、90N/mm2〜200N/mm2の範囲が適している。 The thickness of the leaf spring S having a curved cross section is suitably 0.1 mm to 0.3 mm. Further, the length of the leaf spring S depends on the length of each arm portion, but a range of approximately 30 mm to 60 mm is suitable. The width of the leaf spring S depends on the width of the temple, but a range of 2 mm to 6 mm is suitable. Further, the radius of curvature of the curved cross section of the leaf spring S is suitably in the range of 10 mm to 150 mm. As the longitudinal elastic modulus of the leaf spring S, a range of 90 N / mm2 to 200 N / mm2 is suitable.
このように、本実施形態の眼鏡型ディスプレイに取り付けられるテンプル100は、屈曲可能な多関節構造でY字形状をしており、断面が湾曲形状の板バネSを設けた構成となっている。これにより、眼鏡型ディスプレイを異なる形状の頭部に装着した場合でも、テンプル100がユーザのこめかみから後頭部まで当接し、各関節部(関節部a1〜a4)は屈曲に対して定荷重負荷が加えられる。従って、こめかみから後頭部まで均一な荷重でテンプル100を当接させることができ、鼻へかかっていた荷重を頭部側面に分散させて、鼻への荷重を大幅に低減させることができる。よって、眼鏡型ディスプレイの着脱の簡便性を維持するとともに、頭部形状の個人差に関係なく、装着時の鼻や耳への負荷を軽減することができる。 Thus, the temple 100 attached to the eyeglass-type display of the present embodiment has a Y-shape with a bendable articulated structure, and has a configuration in which a leaf spring S having a curved cross section is provided. As a result, even when the glasses-type display is mounted on the head having a different shape, the temple 100 abuts from the user's temple to the back of the head, and each joint portion (joint portions a1 to a4) is subjected to a constant load against bending. It is done. Therefore, the temple 100 can be brought into contact with the temple from the temple to the back of the head with a uniform load, and the load applied to the nose can be distributed to the side of the head, thereby greatly reducing the load on the nose. Therefore, it is possible to maintain the ease of attaching and detaching the eyeglass-type display and reduce the load on the nose and ears during wearing regardless of individual differences in the head shape.
また、本実施形態では、定荷重負荷部として、断面が湾曲形状の板バネSを設けている。そして、多関節構造のY字形状のテンプル100は、関節部ごとに板バネの湾曲断面の曲率半径が異なる構成、または、関節部ごとに板バネSを形成する部材の縦弾性係数が異なる構成となっている。これにより、形状が異なる頭部であっても、側頭部の当接点に簡素で軽量な手段で定荷重をかけることができるとともに、テンプル100を安価で軽量に作成することができる。 In the present embodiment, a leaf spring S having a curved cross section is provided as the constant load load portion. The Y-shaped temple 100 having a multi-joint structure has a configuration in which the curvature radius of the curved cross section of the leaf spring is different for each joint portion, or a configuration in which the longitudinal elastic modulus of a member forming the leaf spring S is different for each joint portion. It has become. Thereby, even if it is a head from which a shape differs, while being able to apply a constant load to the contact point of a temporal head with a simple and lightweight means, temple 100 can be created cheaply and lightweight.
次に、本実施形態のテンプル100を取り付けた眼鏡型ディスプレイを実際に装着した場合の実施例について説明する。まずは、実施例の比較対象である比較例を示し、その後に実施例を説明する。 Next, description will be given of an example in which a spectacle-type display to which the temple 100 of this embodiment is attached is actually attached. First, a comparative example which is a comparison target of the example is shown, and then the example is described.
<眼鏡型ディスプレイの構成>
本実施例および比較例の眼鏡型ディスプレイは、両眼タイプで、重量が80gである。そして、画像表示部30(図1、2参照)は、三角プリズムを両端に配置した透明アクリル樹脂製の光導波路32を有している。また、画像投影光学ユニット20(図1、2参照)は、光源22がLEDであって、0.44インチの液晶パネル24を有している。
<Configuration of glasses-type display>
The eyeglass-type displays of this example and the comparative example are binocular types and weigh 80 g. And the image display part 30 (refer FIG. 1, 2) has the optical waveguide 32 made from a transparent acrylic resin which has arrange | positioned the triangular prism at both ends. In the image projection optical unit 20 (see FIGS. 1 and 2), the light source 22 is an LED, and has a 0.44 inch liquid crystal panel 24.
また、眼鏡型ディスプレイ本体とは別の情報処理装置が信号線を介して接続されている。そして、当該情報処理装置から、信号線を介して、各種情報に基づく駆動信号が画像投影光学ユニット20および画像表示部30に送信される。また、右側のテンプルは図13(b)で示したようなY字形状の多関節構造となっており、左側のテンプルは右側のテンプルと左右対称な構造となっている。 In addition, an information processing apparatus different from the glasses-type display main body is connected via a signal line. Then, drive signals based on various types of information are transmitted from the information processing apparatus to the image projection optical unit 20 and the image display unit 30 via signal lines. Further, the right temple has a Y-shaped multi-joint structure as shown in FIG. 13B, and the left temple has a symmetrical structure with the right temple.
そして、テンプル100の回転可能な関節部とアーム部をもった各パーツは、厚み1mmのABS樹脂製で、外側高さ10mm、外側幅3.5mmの箱型アームとφ1mmの回転軸を有する関節部からなる。また、各パーツのアーム部の長さは、図13(b)に示すアーム部102が57mm、アーム部104が21mm、アーム部106が22mm、アーム部108が25mmとなっている。なお、重心は眼鏡型ディスプレイ先端から15mmの位置にあった。 Each part of the temple 100 having a rotatable joint portion and an arm portion is made of ABS resin having a thickness of 1 mm, a box-shaped arm having an outer height of 10 mm and an outer width of 3.5 mm, and a joint having a rotation shaft of φ1 mm. Consists of parts. The length of the arm part of each part is 57 mm for the arm part 102 shown in FIG. 13B, 21 mm for the arm part 104, 22 mm for the arm part 106, and 25 mm for the arm part 108. The center of gravity was 15 mm from the front end of the glasses-type display.
(比較例)
比較例では、テンプルの各関節部に、定荷重バネとして、平面板バネを回転軸にそって巻きつけた。各板バネのバネ定数は、関節部a1が1N・mm/deg、関節部a2が0.1N・mm/deg、関節部a3が0.3N・mm/deg、関節部a4が0.5N・mm/degとなるように設計した。板バネを形成する部材は、すべて炭素工具鋼鋼材SK90を用いた。
(Comparative example)
In the comparative example, a flat leaf spring was wound around each joint portion of the temple as a constant load spring along the rotation axis. The spring constant of each leaf spring is 1 N · mm / deg for the joint part a 1, 0.1 N · mm / deg for the joint part a 2, 0.3 N · mm / deg for the joint part a 3, and 0.5 N · for the joint part a 4. It was designed to be mm / deg. Carbon tool steel SK90 was used for all members forming the leaf spring.
<結果>
上述した試作テンプルを眼鏡型ディスプレイ本体に接続し、平均的な成人男性の頭部形状寸法を元に頭部形状を再現した場合(標準形状)と、10%形状の小さな場合(10%小さな形状)と、10%形状が大きな場合(10%大きな形状)での各人体模型を作製し、試作テンプルを有する眼鏡型ディスプレイを装着し、図8(b)の位置関係の当接点c1、c2、c3、c4の測定点に感圧センサを貼り付けて、各当接点での頭部にかかる荷重を測定した。
<Result>
When the above-mentioned prototype temple is connected to the eyeglass-type display body, the head shape is reproduced based on the average adult male head shape dimensions (standard shape), and the small 10% shape (10% smaller shape) ) And 10% shape is large (10% larger shape), each human body model is manufactured, a spectacle-type display having a prototype temple is attached, and the contact points c1, c2, A pressure-sensitive sensor was attached to the measurement points c3 and c4, and the load applied to the head at each contact point was measured.
図12では、比較例のテンプルを用いた場合の頭部にかかる負荷の測定結果を示している。図12に示すように、標準的な頭部形状では、各当接点(当接点c1、c2、c3、c4)での負荷が、0.2N程度で均一である。これに対し、頭部形状が10%小さな形状の場合、全体的に頭部へのテンプルの接触が弱い。また、10%大きな形状の場合、こめかみ位置(当接点c1)での負荷が0.35N近くあり、長時間装着によりこめかみ付近に不快感や痛みが発生する恐れがある。 In FIG. 12, the measurement result of the load concerning the head at the time of using the temple of a comparative example is shown. As shown in FIG. 12, in the standard head shape, the load at each contact point (contact points c1, c2, c3, c4) is uniform at about 0.2N. On the other hand, when the head shape is 10% smaller, the overall contact of the temple with the head is weak. In the case of a shape that is 10% larger, the load at the temple position (contact point c1) is near 0.35 N, and discomfort or pain may occur near the temple when worn for a long time.
次に、眼鏡型ディスプレイの鼻への負荷について説明する。図19は、比較例における眼鏡型ディスプレイの鼻への負荷を示す図である。図19に示すように、各頭部形状での鼻への負荷は、標準形状や10%大きな形状では、従来テンプルに比べ、90%程度低減するが、10%小さな形状では、鼻への負荷低減は50%程度で、効果が弱い結果となった。 Next, the load on the nose of the glasses-type display will be described. FIG. 19 is a diagram illustrating a load on the nose of the glasses-type display in the comparative example. As shown in FIG. 19, the load on the nose in each head shape is reduced by about 90% compared to the conventional temple in the standard shape and a shape that is 10% larger, but in the shape that is 10% smaller, the load on the nose. The reduction was about 50%, and the effect was weak.
(実施例1)
実施例1では、テンプルの各関節部に、定荷重バネとして、断面が湾曲した板バネを用いた。図20は、実施例1で使用した板バネに関する情報である。図20に基づく設計により、図8(b)の各関節部(関節部a1、a2、a3、a4)の板バネのバネ定数を、関節部a1が27N・mm、関節部a2が10N・mm、関節部a3が11N・mm、関節部a4が12N・mmとなるよう設定した。すなわち、実施例1の板バネは、断面曲率半径のみ各関節部で変更している。板バネを形成する部材は、すべて炭素工具鋼鋼材SK75を用いた。
Example 1
In Example 1, a leaf spring having a curved cross section was used as a constant load spring for each joint portion of the temple. FIG. 20 shows information related to the leaf spring used in the first embodiment. By the design based on FIG. 20, the spring constant of the leaf spring of each joint part (joint part a1, a2, a3, a4) in FIG. 8B is 27N · mm for the joint part a1 and 10N · mm for the joint part a2. The joint a3 is set to 11 N · mm, and the joint a4 is set to 12 N · mm. That is, in the leaf spring of Example 1, only the radius of curvature of the cross section is changed at each joint. Carbon member steel SK75 was used for all members forming the leaf spring.
<結果>
比較例1と同様に、上記した試作テンプルを眼鏡型ディスプレイ本体に接続し、平均的な成人男性の頭部形状寸法を元に頭部形状を再現した場合(標準形状)と、10%形状の小さな場合(10%小さな形状)と、10%形状が大きな場合(10%大きな形状)での各人体模型を作製し、試作テンプルを有する眼鏡型ディスプレイを装着し、図8(b)の位置関係の当接点c1、c2、c3、c4の測定点に感圧センサを貼り付けて、各当接点での頭部にかかる荷重を測定した。
<Result>
Similar to Comparative Example 1, the prototype temple described above is connected to the eyeglass-type display body, and the head shape is reproduced based on the average adult male head shape dimensions (standard shape), and the 10% shape Figure 8 (b) shows the positional relationship shown in Fig. 8 (b). Each human body model is manufactured for a small case (10% small shape) and a large 10% shape (10% large shape), and a glasses-type display with a prototype temple is attached. Pressure sensors were attached to the measurement points of the contact points c1, c2, c3, and c4, and the load applied to the head at each contact point was measured.
図21は、実施例1のテンプルを用いた場合の頭部にかかる負荷の測定結果を示す図である。図21に示すように、実施例1では、頭部の形状が標準形状でも、10%小さな形状でも、10%大きな形状でも、頭部へのテンプルからの負荷はどの当接点でも同程度で、いずれも約0.2N程度であることを確認した。0.2N程度の荷重であれば、2〜3時間装着していても、頭部への締付け感や痛みはまったく感じない程度である。 FIG. 21 is a diagram illustrating a measurement result of a load applied to the head when the temple of Example 1 is used. As shown in FIG. 21, in Example 1, regardless of whether the shape of the head is a standard shape, a shape that is 10% smaller, or a shape that is 10% larger, the load from the temple on the head is the same at any contact point. It was confirmed that both were about 0.2N. With a load of about 0.2 N, even when worn for 2 to 3 hours, there is no feeling of tightening or pain on the head.
次に、眼鏡型ディスプレイの鼻への負荷について説明する。図22は、実施例1における眼鏡型ディスプレイの鼻への負荷を示す図である。図22に示すように、各頭部形状での鼻への負荷は、頭部形状に関係なく、従来テンプルに比べ、90%程度低減することを確認した。 Next, the load on the nose of the glasses-type display will be described. FIG. 22 is a diagram illustrating a load on the nose of the eyeglass-type display according to the first embodiment. As shown in FIG. 22, it was confirmed that the load on the nose in each head shape was reduced by about 90% compared to the conventional temple, regardless of the head shape.
(実施例2)
実施例2では、テンプルの各関節部に、定荷重バネとして、断面が湾曲した板バネを用いた。図23は、実施例2で使用した板バネに関する情報である。図23に基づく設計により、図8(b)の各関節部(関節部a1、a2、a3、a4)の板バネのバネ定数を、関節部a1が27N・mm、関節部a2が10N・mm、関節部a3が11N・mm、関節部a4が12N・mmとなるよう設定した。すなわち、実施例2の板バネは、縦弾性係数のみ各関節部で変更している。板バネを形成する部材は、すべて炭素工具鋼鋼材SK75を用いた。
(Example 2)
In Example 2, a leaf spring having a curved cross section was used as a constant load spring for each joint portion of the temple. FIG. 23 shows information related to the leaf spring used in the second embodiment. With the design based on FIG. 23, the spring constant of the leaf spring of each joint part (joint part a1, a2, a3, a4) of FIG. 8B is 27N · mm for the joint part a1 and 10N · mm for the joint part a2. The joint a3 is set to 11 N · mm, and the joint a4 is set to 12 N · mm. That is, in the leaf spring of Example 2, only the longitudinal elastic modulus is changed at each joint. Carbon member steel SK75 was used for all members forming the leaf spring.
<結果>
比較例1と同様に、上記した試作テンプルを眼鏡型ディスプレイ本体に接続し、平均的な成人男性の頭部形状寸法を元に頭部形状を再現した場合(標準形状)と、10%形状の小さな場合(10%小さな形状)と、10%形状が大きな場合(10%大きな形状)での各人体模型を作製し、試作テンプルを有する眼鏡型ディスプレイを装着し、図8(b)の位置関係の当接点c1、c2、c3、c4の測定点に感圧センサを貼り付けて、各当接点での頭部にかかる荷重を測定した。
<Result>
Similar to Comparative Example 1, the prototype temple described above is connected to the eyeglass-type display body, and the head shape is reproduced based on the average adult male head shape dimensions (standard shape), and the 10% shape Figure 8 (b) shows the positional relationship shown in Fig. 8 (b). Each human body model is manufactured for a small case (10% small shape) and a large 10% shape (10% large shape), and a glasses-type display with a prototype temple is attached. Pressure sensors were attached to the measurement points of the contact points c1, c2, c3, and c4, and the load applied to the head at each contact point was measured.
図24は、実施例2のテンプルを用いた場合の頭部にかかる負荷の測定結果を示す図である。図24に示すように、実施例2では、頭部の形状が標準形状でも、10%小さな形状でも、10%大きな形状でも、頭部へのテンプルからの負荷はどの当接点でも同程度で、いずれも約0.2N程度であることを確認した。0.2N程度の荷重であれば、2〜3時間装着していても、頭部への締付け感や痛みはまったく感じない程度である。 FIG. 24 is a diagram illustrating a measurement result of a load applied to the head when the temple of Example 2 is used. As shown in FIG. 24, in Example 2, regardless of whether the shape of the head is a standard shape, a shape that is 10% smaller, or a shape that is 10% larger, the load from the temple on the head is the same at any contact point. It was confirmed that both were about 0.2N. With a load of about 0.2 N, even when worn for 2 to 3 hours, there is no feeling of tightening or pain on the head.
次に、眼鏡型ディスプレイの鼻への負荷について説明する。図25は、実施例2における眼鏡型ディスプレイの鼻への負荷を示す図である。図25に示すように、各頭部形状での鼻への負荷は、頭部形状に関係なく、従来テンプルに比べ、90%程度低減することを確認した。 Next, the load on the nose of the glasses-type display will be described. FIG. 25 is a diagram illustrating a load on the nose of the glasses-type display according to the second embodiment. As shown in FIG. 25, it was confirmed that the load on the nose in each head shape was reduced by about 90% compared to the conventional temple, regardless of the head shape.
1、2、3 頭部
10 眼鏡型ディスプレイ
20 画像投影光学ユニット
22 光源
24 液晶パネル
26 光学レンズ群
30 画像表示部
32 光導波路
40 筐体
50、100 テンプル
60 鼻パッド
70 耳パッド
102、104、106、108 アーム部
112、114、116、118 角度固定部材
1021 ストッパ
a1、a2、a3、a4 関節部
c1、c2、c3、c4 当接点
cs0、cs1、cs2、cs3、cs4、cs5、cs6 断面
E、E2 固定部材
S(S1、S2、S3、S4) 板バネ
1, 2, 3 Head 10 Eyeglass-type display 20 Image projection optical unit 22 Light source 24 Liquid crystal panel 26 Optical lens group 30 Image display unit 32 Optical waveguide 40 Case 50, 100 Temple 60 Nose pad 70 Ear pad 102, 104, 106 , 108 Arm part 112, 114, 116, 118 Angle fixing member 1021 Stopper a1, a2, a3, a4 Joint part c1, c2, c3, c4 Contact point cs0, cs1, cs2, cs3, cs4, cs5, cs6 Cross section E, E2 fixing member S (S1, S2, S3, S4) leaf spring
Claims (5)
ユーザに装着された場合に、前記画像表示部をユーザの眼前に支持する支持部材と、
一つの端部が前記支持部材に接続され、所定の間隔に左右一対に設けられたテンプルと、を備え、
前記テンプルは、複数の関節部と、前記関節部により接続される複数のアーム部と、前記関節部による屈曲に対して定荷重の負荷を加える複数の定荷重負荷部とを有する、表示装置。 An image display unit for displaying an image;
A support member that supports the image display unit in front of the user's eyes when worn by the user;
One end is connected to the support member, and a pair of left and right temples provided at a predetermined interval, and
The temple includes a plurality of joint portions, a plurality of arm portions connected by the joint portions, and a plurality of constant load load portions that apply a constant load to the bending by the joint portions.
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JP2020190633A (en) * | 2019-05-22 | 2020-11-26 | セイコーエプソン株式会社 | Mount-type display device |
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